پایان نامه با کلید واژگان فرآیند تحلیل

دانلود پایان نامه ارشد

بر پدیده ترافیک

علامت
نام
توضیح
واحد

q
حجم (تردد)
تعداد وسیله نقلیه که در واحد زمان
تعدادوسیله نقلیه بر

از یک نقطه میگذرد.
ساعت

k
تراکم(فشردگی)
تعداد وسیله نقلیه که واحد طول یک راه
تعدادوسیله نقلیه بر

را به طور همزمان اشغال میکنند.
کیلومتر

s
فاصله مکانی
مسافت بین دو وسیله نقلیه متوالی
متر یا کیلومتر

h
فاصله زمانی
فاصله زمانی بین عبور دو وسیله
ثانیه

نقلیه از یک مکان

m
واحد زمان سفر
زمانی که یک وسیله نقلیه واحد
دقیقه بر کیلومتر

طول را طی میکند

u
سرعت
مشتق مسافت نسبت به زمان
کیلومتر بر ساعت

u s
میانگین مکانی سرعت
میانگین سرعت وسایل نقلیه گذرنده
کیلومتر بر ساعت

از یک مسیر در یک لحظه معین

13

روابط فوق قابل اثبات بوده و رابطه آنها را میتوان به صورت ذیر بیان نمود:

حجم ترافیک: میانگین مکانی سرعت × تراکم

(6-2)

میانگین مکانی سرعت = حجم × فاصله مکانی

(7-2)

تراکم: حجم × واحد زمان سفر

(8-2)

فاصله مکانی = میانگین مکانی سرعت × فاصله زمانی

(9-2)

فاصله زمانی = واحد زمان سفر × فاصله مکانی

(10-2)

واحد زمان سفر= تراکم × فاصله زمانی

(11-2)

q q us k

us qs kq

k k qm q
us

s s ush h uqs

h h ms 1q

m m kh 1
us

با استفاده از روابط فوق و ترکیب آنها میتوان سیستم ترافیک را به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. همچنین واضح است که حجم و تراکم مناسبترین زوج متغیرها بـرای توصـیف جریـان ترافیـک و نتـایج نظری آن هستند. همچنین این تعاریف نشان میدهد که به هنگام تراکم صفر، حجم نیز باید صفر باشد و برای تراکم حداکثر یعنی وقتی وسایل نقلیه سپر به سپر قرار میگیرند نیز حجم صفر است. معمولا پیش از رسـیدن تراکم به یک مقدار ماکزیمم، حجم کاهش مییابد. شکل 1-2 دیاگرام اساسی ترافیک نامیده میشود که رابطه میان حجم و تراکم را نشان میدهد.

14

شکل((1-2 منحنی حجم-ترافیک به صورت تابعی از تراکم

(4-2 مدلهای احتمالاتی

استفاده از مدلهای احتمالاتی هم به صورت ساده و هم به صورت خاص (کـاربرد تئـوری صـف) بخـش مهمی از نظریه جریان ترافیک میباشد. در این بخش به طور مختصر به توصیف احتمالاتی برخی پارامترهـای موثر بر جریان ترافیک و رابطه میان آنها پرداخته میشود.

(1-4-2 مدل احتمالی رابطه چگالی و تردد

برای بررسی و به دست آوردن عناصری مانند رابطه چگالی و تردد، یکی از روشها آن اسـت کـه رابطـه جبری q=q(k) را برای تردد محاسبه شود، به طوری که چگالی k رابه عنوان یک متغیر تـصادفی بـا میـانگین k و واریانس σ 2 در نظر گرفت. با معلوم بودن این مقادیر، مقدار میانگین جریان، مq ، و سـایر معیـارهـای احتمالاتی نیز معین میشود. روش بهتر این است که جریان q طوری در نظر گرفته شود که دارای یک مولفـه وابسته به چگالی و یک مولفه تصادفی باشد که این مولفه تصادفی به مولفه قبلی اضافه گردد.

(12-2)
q q q fix (k) qrandom
فرض کنید که (q=Ak(k0-k) و

(13-2)

qqqqE(q))))E[[Ak(k00−−k)])))Ak00E(k))−−AE(kk22)

σx2 E(x2 ) −[E(x)]2

qqqqAkA00kk−−A(σk22222k22)
یا به عبارتی دیگر

(14-2)

qqqqqq((kk))−−Aσk2

15

که در این رابطه، ( q((k از جایگذاری k در رابطه تعریف شده ( q AK (q − q0 به دست آمده است.به ازای یک KKK خاص، نوسانات موجود در چگالی ترافیک به حداقل و نرخ تردد به حـداکثر مقـدار خـود میرسد.

شکل (2-2) بررسی مدل احتمالی ترافیک

(2-4-2 مدلهای احتمالی گسسته

برخی از مدلهای احتمالی که در توصیف پارامترهای گسسته به کـار میـرود، بـه طـور مختـصر بـه صورت زیر میباشد:

-1 توزیع دو جملهای: از این مدل احتمالی در توصیف حرکات گـردش بـه چـپ و راسـت در یـک بازوی تقاطع و فرآیند ورود وسایل نقلیه به یک بازو در جریان ترافیکی متـراکم کـه نـسبت میـانگین بـه واریانس تعداد وسایل نقلیه از یک بزرگتر باشد، استفاده میشود.

-2 توزیع دو جملهای منفی : این توزیع در توصیف پدیـدههـای خـاص مثـل عبـور وسـایل نقلیـه سنگین مانند کامیون در جریان ترافیک استفاده میگردد، به این ترتیب که عبور یک وسیله نقلیه سنگین به عنوان پیروزی و عبور بقیه وسایل نقلیه به عنوان شکست در نظر گرفتـه میـشود. ضـمن آنکـه از ایـن توزیع، زمانی استفاده میشود که نسبت میانگین به واریانس وسایل نقلیه از یک کمتر باشد.

-3 توزیع پواسن: از توزیع پواسن برای توصیف رفتار وقـایعی کـه ذاتـا تـصادفی هـستند، اسـتفاده میشود. از نظر تاریخی، این توزیع، اولین توزیع به کار رفته برای آنالیز جریان وسایل نقلیه میباشد. از ایـن توزیع برای شمارش پدیدهها استفاده میشود و احتمال ورود وسایل نقلیه در ضـمن یـک پریـود زمـانی را مشخص میکند. همچنین تنها پارامتری که باید از روی اطلاعات آماری و تحلیل آنها به دسـت آیـد نـرخ ورود وسایل نقلیه به خیابان مورد نظر میباشد. همچنـین از ایـن توزیـع در زمـانی کـه وضـعیت ترافیـک معمولی بوده و نسبت میانگین به واریانس در حدود یک باشد استفاده میشود.

-4 توزیع هندسی : این توزیع که احتمال تعداد آزمایش برای رسـیدن بـه اولـین پیـروزی را دارد، نقش عمدهای در مدلسازی فرآیند صفبندی ترافیکی را ایفا میکند. پارامترهایی کـه در ایـن توزیـع بایـد مشخص باشند، نرخ ورود ونرخ ترک صف بوده و زمان انتظار برای برای اولین موفقیت (خروج) و یا تعـداد وسایل نقلیه منتظر در صف با این توزیع، تعیین میشوند.

16

(3-4-2 مدلهای احتمالی پیوسته

برای توصیف برخی پارامترهایی که ماهیت پیوسته دارند نیـز معمـولا از توزیـعهـای زیـر اسـتفاده میشود:
-1توزیع نرمال: این توزیع برای توصیف سرعتهای نقطهای در محاسبات مهندسی ترافیک کاربرد دارد. -2توزیع نمایی(نمایی منفی): کاربرد این توزیع در مدلسازی شکاف زمانی بین ورودیهای متوالی در یـک پروسه میباشد. در به کارگیری این تابع توزیع، نرخ متوسط جریان ترافیک وسـایل نقلیـه در واحـد زمـان باید مشخص باشد.

(4-4-2 مدل احتمالی تئوری صف

از جمله پارامترهای مورد توجه در مدلسازی صف عبارتنـد از: تعـداد واحـدهـای موجـود در صـف،

احتمال عدم وجود واحدی در صف، زمان متوسط انتظار هر واحد و غیره. برای پیشگویی مشخـصات یـک سیستم صف، لازم است که مشخصات الگوی ورودی مانند متوسط نرخ ورود، توزیع آماری شـکاف زمـانی ورود وسایل نقلیه و همچنین مشخصات سیستم سرویس دهنده شامل نرخ متوسط سرویس، توزیع آماری زمان سرویس وتعداد کانالهای سرویس دهنده، مشخص باشند.

با فرض نرخ ورود λ،شکاف متوسط ورود برابر 1/ λ خواهد بود. همچنین اگـر نـرخ سـرویس را بـا

نمایش دهیم، پس متوسط زمان سرویس برابر با 1/ خواهد بود. نسبت P λ / (شـدت ترافیـک)

برای پایداری صف باید از یک کمتر باشد.

برای مدلسازی صف تک کاناله از روابط زیر استفاده میشود:

-1تعداد واحدهای موجود در سیستم: این پارامتر شامل تعداد واحـدهـای منتظـر در صـف بعـلاوه تعـداد واحدهای در حال سرویس میباشد

-2احتمال خالی بودن سیستم:

(15-2)
p(0) 1 − p

-3احتمال وجود n واحد در سیستم برابر است با

(16-2)
p(n) pn(0)

-4طول متوسط صف: تعداد متوسط واحد منتظر در صف:

(17-2)
E(m) p2 /(1 − p) λ2 / /(/ − λ)

-5تعداد متوسط واحد موجود در صف:
E(n) p /(1 − p) λ /(/ − λ)

(18-2)

-6زمان متوسط انتظار قبل از سرویس دهی:

(19-2)
E(v) 1/(/ − λ)

17

-7زمان متوسط صرف شده در سیستم:

(20-2)
1/ / /(/ − λ)
E(w)

(5-2 کنترل چراغ راهنمایی

زمان سفر و مشخصههای تاخیر میتواند به عنوان معیار مناسبی بـرای کـارایی جریـان ترافیـک در تقاطعهای چراغ دار مورد استفاده قرار گیرد. به طورکلی زمان سفر و زمان تاخیر با یکدیگر رابطـه عکـس دارند. با مطالعات مربوط به میزان تاخیر میتوان مقدار، علت، موقعیت، مدت و فراوانی تاخیرها و همچنین سرعتهای کلی سفر وحرکت را تعیین کرد.

تاخیر عبارت است از زمان از دست رفتهای که باعث کند شدن جریان ترافیـک میگـردد. از جملـه عوامل موثر بر تاخیر تقاطع میتواند شامل مواردی همچون عوامل فیزیکی مانند تعداد خطوط عبور، شیب ها، مسیر دهی ترافیک و ایستگاههای حمل ونقل ترافیک،عوامـل ترافیکـی ماننـد حجـم ترافیـک در هـر رویکرد تقاطع، حرکات گردشی، عابران پیاده وطبقهبندی وسایل نقلیه و کنترل کنندههای ترافیکی ماننـد زمانبندی چراغ راهنمایی، تابلوهای ایست و احتیاط، باشد.

برای به دست آوردن روشی برای غیر اشباعسازی تقاطع باتوزیع ورودی پواسـن، احتمـال اینکـه x

وسیله نقلیه در طی یک چرخه((c وارد تقاطع شوند برابر است با :

e−λcc(λc)x
p(x) (21-2) x

که در این رابطه λ برابر است با متوسط نرخ ورود وسایل نقلیه در طی یک دوره مشخص برای حالت غیـر اشباع تقاطع.

مثلا اگر لازم باشد اتومبیل هایی که در چرخهای بـه انـدازه c وارد میـشود در طـی مـدت g سـبز موجود، در حداقل 95 درصد مواقع قادر به عبور باشند، تعداد وسایل نقلیهای که باید وارد تقاطع شـوند از رابطه زیر قابل محاسبه میباشد:

x
(λc)
−λc
e
N

(22-2)
≥ 0.95

Pr (x ≤ N ) ∑

x

xx0

که در این رابطه pr(x≤n) نشان دهنده احتمال آن است که x وسـیله نقلیـه کمتـر یـا مـساوی بـا N وارد تقاطع شوند که N کوچکترین عددی است که در این رابطه صدق میکند.

یکی دیگر از پارامترهای موثر بر جریان ترافیک، زمان سفر متوسط می باشـد.زمـان متوسـط سـفر برای برای یک جریان ترافیک یک طرفه توسط رابطه زیر تعریف میشود:

(23-2)
60(On − Pn )

Tn Tn −

Vn

که در آن Tn زمان سفر متوسط برای تمام ترافیک در جهت شمالی n) به معنای جهت حرکت بـه سـمت شمال مسیر میباشد.)

18

و مقدار ( (On − Pn نشان دهنده تصحیح این مساله است که ممکن است وسیله نقلیـه مـورد بررسـی بـا سرعت متوسط در مسیر حرکت نکند.

پارامتر دیگر سرعت متوسط مکانی وی باشد که برای جریان یکطرفه، با رابطه زیر تعیین میشود:

(24-2)
60d
Sn

T

n

که در آن Sn سرعت متوسط مکانی در جهت شمال و d طول مسیر مورد آزمایش میباشد.

(6-2 تحلیل عملکرد تقاطع

مراحل تحلیل عملکرد تقاطع ها، اعم از چراغدار، بدون چراغ و میدان شامل تهیه اطلاعـات ورودی، تحلیل ظرفیت و تعیین سطح خدمات میباشد. اطلاعات ورودی شامل اطلاعات مـورد نیـاز بـرای تحلیـل عملکرد تقاطع مانند مشخـصات هندسـی، ترافیکـی، کنترلـی و محیطـی تقـاطع اسـت. تحلیـل عملکـرد تقاطعهای چراغدار به صورت سیستماتی ک مطابق شکل3-2 صورت میگیرد:[1]

شکل (3-2) فرآیند تحلیل تقاطعهای چراغدار

(1-6-2 اصطلاحات رایج در تقاطعهای چراغدار

پیش از هرچیز، تعاریف مفاهیم و اصطلاحات مرتبط با تقاطعهای چراغ دار ارائه میگردد:[1] -1 چرخه: عبارت است از یک دوره کامل از حالتهای چراغ راهنمایی.
-2 طول چرخه: عبارت است از زمان لازم برای طی شدن یک چرخه چراغ راهنمایی که معمولا بـر حسب ثانیه بیان میشود.

-3 فاز(دوره): بخشی از یک چرخه چراغ راهنمایی است که به عبور یک یا چنـد حرکـت ترافیکـی همزمان اختصاص یافته است..
-4 فرجه: مدت زمانی است که در طول آن، وضعیت کلیه چراغهای تقاطع ثابت است.

-5 فرجه تمام قرمز: مدت زمانی است که به منظور ایمنی و تسهیل تخلیه تقاطع، در همه جهت ها

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژگان شبکه عصبی، جمع آوری اطلاعات، منطق فازی Next Entries پایان نامه با کلید واژگان عابر پیاده، عملکرد کنترل، انعطاف پذیری